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圆形刷式密封件

阅读：459发布：2020-05-12

专利汇可以提供圆形刷式密封件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且密封件包括壳体和复合结构，壳体由在内表面(15，6b)处被一起压接为封闭的并且密封的装配件的两个部分(1，2)构成，复合结构在壳体内部包括有利地为软的并且为弹性的芯部(24)和刷毛的缠绕体(20)。该结构以直接面对壳体的相对内表面(9，10)的方式延伸，相对内表面将复合结构压缩并且具有曲率半径略微较大的弧形。复合结构被牢固地保持在精确位置中但不受应力。，下面是圆形刷式密封件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种圆形刷式复合密封件，包括：
圆形壳体，所述圆形壳体由两个压接的部分构成，所述两个压接的部分中的第一部分称作罩体(1)，所述罩体(1)包括柱体部分(6)和结合至所述柱体部分的径向回行部分，并且所述罩体(1)包括所述壳体内的第一径向支承表面(9)，所述两个压接的部分中的第二部分称作楔块(2)，所述楔块(2)在所述柱体部分(6)上居中并且径向延伸，并且所述楔块(2)包括所述壳体内的并且面对所述第一支承表面(9)的第二支承表面(10)；
复合结构，所述复合结构构成了硬毛网和所述壳体内的芯部(24)，所述硬毛网围绕所述芯部(24)被设置成缠绕体(20)，并且所述硬毛网包括在所述罩体(1)与所述楔块(2)之间从所述壳体伸出的两个平行股束(21，22)；
其特征在于：
所述柱体部分(6)和所述楔块(2)具有径向延伸的相互止挡界面(15)；
所述缠绕体(20)与所述支承表面(9，10)相接触；
并且所述支承表面(9，10)弯曲成凹入的桶状部，以便具有至少等于所述缠绕体(20)的半径的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述芯部(24)是金属的并且具有中空截面。
3.根据权利要求2所述的刷式密封件，其特征在于，所述芯部由螺旋弹簧(5)和围绕所述弹簧的开口截面盖(4)构成。
4.根据权利要求1、2或3所述的刷式密封件，其特征在于，所述桶状部具有底部，在所述壳体的组装位置，所述底部被分离开的距离小于所述缠绕体的自由外径，而在所述缠绕体(20)与所述柱体部分(6)之间保持有间隙。
5.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述桶状部是对称的并且具有底部(16，17)，所述底部(16，17)以及所述芯部和所述缠绕体的中心位于距密封件中心轴线相同距离的位置处。
6.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述罩体和所述楔块各自包括唇缘(11，12)，所述唇缘通过彼此平行地并且与所述柱体部分(6)径向相对地延伸来从侧面夹持硬毛股束。
7.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述柱体部分包括凹部，所述凹部的底部由所述径向延伸的相互止挡界面(15)形成，并且所述凹部由所述柱体部分的末端唇缘(7)界定，所述楔块(2)被所述末端唇缘围绕并且通过周向界面(6b)与所述末端唇缘相接触，所述末端唇缘通过覆盖所述楔块的与所述第二支承表面相反并且位于所述壳体外的表面的边缘而弯曲。
8.根据权利要求7所述的刷式密封件，其特征在于，所述楔块在所述周向界面处具有至少一个角部(8b)。
9.根据权利要求8所述的刷式密封件，其特征在于，所述角部沿密封件中心轴线(23)的方向突出。
10.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述径向延伸的止挡界面(15)为平面。
11.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述壳体的第一部分包括盲孔(19)，所述盲孔(19)容纳所述密封件的旋转锁定销(27)。
12.根据权利要求1所述的刷式密封件，其特征在于，所述壳体包括外部密封器件。
13.根据权利要求12所述的刷式密封件，其特征在于，所述密封器件包括突出的凸起。
14.根据权利要求13所述的刷式密封件，其特征在于，所述凸起包括三角形截面凸棱(28)。
15.根据权利要求13所述的刷式密封件，其特征在于，所述凸起包括可变形唇缘(31)。

说明书全文

圆形刷式密封件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种圆形刷式密封件，其通常用于对涡轮喷气发动机(或涡轮机)的两个加压隔室之间进行密封。

背景技术

[0002] 涡轮喷气发动机具有管状隔室，管状隔室中存在有不同的压力。单个转子轴穿过这些隔室。因此，当轴在所述隔室之间穿过时，在定子(隔室的结构)和转子(轴)之间提供密封是重要的。由于这种类型的环境(高温，转子和定子之间的强径向不均匀膨胀)的极端条件，适合的技术使用了例如WO 2010/063269中的刷式密封件。刷式密封件对于这种应用而言具有足够的密封级别，如果由适合的材料构造而成的话能够承受高温，并且对径向不均匀膨胀而言具有良好的适应性。

[0003] 在WO 2010/063269中，刷式密封件在截面中由中心卡扣环和C形罩体构成，围绕中心卡扣环连续地缠绕有硬毛网，C形罩体在其内径上开口；该罩体用于保持和保护所述硬毛网。在FR 2692019中提出的另一实施例中，中心卡扣环由被盖围绕的弹簧式密封件替代，该盖在FR 2151186中进行了描述，由于盖的弹性，其提供了C形罩体与接触表面之间的紧密接触。特别地，如果刷式密封件介于隔室的两个不同部件之间的话这是特别引人关注的：于是刷式密封件相对于涡轮喷气发动机外部的环境提供隔室的两个部件之间的密封。在该实施例中，C形罩体通常在其内径上延伸有两个平行的条带，旨在尽可能靠近转子保持硬毛网的结构，以便防止硬毛网在接触所述转子时受到干扰。

[0004] 出现在WO 2010/063269或FR 2692019中的设计具有共同的缺点：将C形罩体封闭必须通过对壳体进行冲压或流动离心铸造来实现，这些工艺在本性上会产生大的尺寸公差。这些大的公差对于构造涡轮喷气发动机而言带来了各种限制。

[0005] 在EP-A-1203178中，发明人使用了如下构造作用基础：具有中心卡扣环和C形罩体的刷式密封件被安装在两部分的壳体中，压接优选地提供了所述壳体的两个部分之间的联接。如果该压接的壳体具有的优点是具有紧密的几何公差，但另一方面具有的缺点是增大了该刷式密封件模块的尺寸，这使得更加难以被容纳到其环境中。此外，该壳体的高度取决于C形罩体的初始高度；因此大公差的问题在高度上没有得到解决。

[0006] 最后，在所述这些构造中，没有看到明显地能够使刷式密封件被可旋转地保持的元件。这种作用通过轴向压缩系统性地提供。在操作中例如由于不均匀膨胀导致的所述压缩的缺失因而将意味着所述旋转保持的缺失。

发明内容

[0007] 本发明提供了一种具有紧密外部公差以及减小的整体尺寸的刷式密封件构造。概括来说，所述刷式密封件构造为如下的刷式密封件：围绕硬毛网的C形罩体结构从该刷式密封件被移除，并且硬毛网被直接插入到外部壳体中，壳体原则上通过压接封闭。尽管C形罩体缺失，由于该密封件的构造其也能够对将被设置在隔室的夹置所述密封件的两个不同部件之间的外部进行密封。使密封件能够被可旋转地保持在其座体中的系统也能够被结合。

[0008] 圆形壳体首先具有称作“罩体”的第一部分。在截面中，该罩体包括柱体部分和径向回行部分，径向回行部分根据壳体围绕刷子还是刷子围绕壳体而指向内部或外部；该截面于是形成大写字母“L”的形状。

[0009] 所述径向回行部分的内表面用作用于复合结构的支承表面，复合结构包括中心芯部，刷式密封件的硬毛网围绕中心芯部卷绕。每股硬毛的两个端部的定向与所述径向回行部分的端部相同(朝向内部或外部)。最后，该结构包括两个直径：由硬毛的端部形成的直径，在下文中称作“硬毛直径”，以及另一在围绕芯部的缠绕区域的直径，在下文中称作“平滑直径”。

[0010] 称作“楔块”的壳体的第二部分然后被插入到下罩体中并且在所述罩体的柱体部分上居中。该楔块的内表面抵靠所述复合结构。该楔块在罩体中的轴向位置通过在两个部件的每个中的两个相对平面表面之间的通常为金属对金属的轴向接触来限定。事实上，由此具有了关于罩体的高度的精确公差。该接触的位置同样进行计算以便对复合结构产生轻微压缩，这能够产生硬毛网的良好的机械保持，特别是由于在本发明的一些最佳实施例中作为芯部的一部分的弹簧的弹性。由于所述金属对金属的接触以及弹簧的反作用力能够从一个部件到另一部件重复，因此能够使得该压缩可靠。这种适当地使用的弹性反作用力使得压接随着时间的推移仍然可靠。

[0011] 上楔块可以包括其位于壳体外部的表面上的轴向突出部分。壳体通过压接被封闭。柱体部分的顶部在突出部分上折叠，这提供了对压接的密封。由缺失的C形结构产生的泄漏路径由此围绕硬毛网被封闭。同时，整体尺寸通过限制该C形结构得到优化。

[0012] 本发明的一个重要方面在于优化了所述复合结构的两个支承表面的几何形状。在罩体上以及在楔块上，在所述径向回行部分上轴向地挖出凹入的桶状部而不是选择直线支承表面。在横截面中，桶状部呈弧形。每个弧形的中心优选地位于与芯部的平均直径相等的直径上。一旦硬毛网被缠绕在芯部上，每个弧形的半径大于或等于硬毛网的最大半径。这些桶状部的出现使复合结构能够通过除了其平滑直径之外的其它手段进行自居中，对壳体的不太精确的公差具有调节作用。硬毛网上的剪应力同样被减小。由于硬毛网与支承表面之间的接触区域不仅仅是偶然性的而是延伸出更大的宽度，因此硬毛网的旋转保持也得到改善。

[0013] 在由此改进的组件中，现在可以在复合结构的平滑直径与面对下罩体的直径之间留有一些间隙，但并不减小复合结构在罩体中的居中性。通过压接，这使得复合结构与罩体之间的径向接触能够通过对密封件进行挤压而得到防止。当芯部是弹性的和柔性的时，这样的接触会导致显著地增大芯部的刚性，从而导致事实上的压接破损风险。

[0014] 一旦被组装，密封件即具有两个外部平面表面。这使得如有必要的话密封件的例如盲孔的防旋转装置能够被插入到其座体中，盲孔使得具有比所述孔的深度大的长度的销能够被容置。一旦该销被组装，其将突出并且随时可被插入到密封座体的孔中，以便在最后提供可旋转保持。

[0015] 在优选实施例中，楔块和罩体各自具有唇缘，唇缘具有指向硬毛的端部的相同方向的径向圆形突起。这些突起围绕硬毛网并且使硬毛网能够非常靠近其端部被保持(在与转子的接触区域)并且由此在密封件处于工作期间时能够防止该硬毛网受干扰。而且，由于之前提到的金属对金属的接触，硬毛网的厚度得到控制，这使得由此形成的刷子的密封性能能够得优化。

[0016] 这些突起可以在与硬毛的接触区域的末端处被倒圆，以便在硬毛抵靠所述该突起被轴向弯折时限制剪切和将硬毛切断的风险。

[0017] 壳体的平滑直径(与刷子相反)可以被机加工以便允许嵌入在座体中并由此优化密封件与所述座体之间的密封。

[0018] 最后，在一些情况下，芯部可以被选择成足够柔性以便避免太显著的刚性，太显著的刚性会导致妨碍压接或导致压毁硬毛。这样的柔性芯部可以仅由具有C形截面的开口圆形盖构成，而不是具有螺旋弹簧的这种盖。附图说明

[0019] 通过阅读本发明的仅以示例性例子的方式提供的实施例的描述并且参照附图，本发明的其它优点和特征将变得明显，其中：

[0020] 图1示出了根据本发明的这种密封件的横截面视图，这里在其内径上具有刷子；

[0021] 图2示出了刷式密封的透视图；

[0022] 以及图3示出了刷式密封件的三维横截面视图。

具体实施方式

[0023] 所示出的刷式密封件为围绕中心轴线23的圆形。首先，该刷式密封件包括下罩体1(根据这里为附图所选择的示图)。该刷式密封件还包括由硬毛层3和芯部24构成的复合结构。芯部在这里具有中空截面并且由螺旋金属弹簧5和金属盖4构成，螺旋金属弹簧
5围绕该密封件缠绕成环状，金属盖4具有C形的开口截面并且围绕并保护弹簧5。这种密封件是已知的并且具体地以商标进行销售。本发明在其优选实施例中结合有芯部；但芯部的其它实施例也是可以的，例如仅包括盖4，这提供了更大的柔性。硬毛层3具有围绕芯部24缠绕的环绕部分20以及径向指向内部并且起密封作用的平行的股束
21和22。缠绕体20的最大直径被称作“平滑直径”并且在密封件被组装时从构成罩体1的第一部分的柱体部分6的一个表面(位于壳体内部)延伸较短距离。

[0024] 壳体由压接在罩体1中的上楔块2封闭。为此，柱体部分6在其上端部处具有凹部，该柱体部分6围绕凹部形成了较薄的唇缘7。楔块2通过周向接触界面6b以及径向延伸止挡界面15与罩体1的柱体部分6居中地接触，周向接触界面6b位于楔块2的具有最大直径的表面与唇缘7的内表面之间，径向延伸止挡界面15有利地完全是平面并且位于楔块2的下表面与构成柱体部分6的凹部的底部的平面表面之间。特别是由于属于止挡界面15的表面的平面度并且尤其是因为罩体1和楔块2一般由金属构造而成并因此是刚性的，所以这样的调整是足够精确的以便提供壳体的密封。

[0025] 罩体1的在壳体内部彼此面对的表面以及楔块2的表面分别凹入地形成为桶状部9和10，以便保持复合结构。缠绕体20具有比桶状部9和10的底部16和17之间的距离大的直径。桶状部9和10是对称的并且具有至少等于并且在这里大于缠绕体20的半径的曲率半径。最后，曲率中心以及桶状部9和10的底部16和17针对密封件的每个截面与缠绕体20的中心和芯部24的中心对准并且优选地距中心轴线23相同距离。由于这种构造，复合结构针对每个截面以及以相同方式构造而成的每个密封件被保持在已知的重复位置处，从而缠绕体20和芯部24通过被略微压缩到桶状部9和10的底部16和17中而被保持就位。缠绕体和芯部通过被略微压扁从而部分地占据桶状部9和10并且通过扩宽而特别是朝向柱体部分6变形。然而，缠绕体20与柱体部分6之间的径向间隙18，允许在不具有壳体内部的复合结构的过度应力的情况下产生变形。在壳体相反的股束21和22的一侧同样存在有间隙。这种压缩在本文中描述的芯部24的柔性和弹性状态良好的情况下变得可能。

[0026] 壳体通过压接封闭，从而罩体1的唇缘7借助楔块2上的工具通过覆盖楔块2的与桶状部10相反的壳体外部的表面的边缘进行折叠。在覆盖区域，楔块2与两个角部8a和8b相符合，两个角部8a和8b中的角部8b沿密封中心轴线(23)的方向朝向外部突出。通过将唇缘7封闭在该突出部分上，压接的密封得到保证。

[0027] 罩体1包括其外表面上的盲孔19，该盲孔19旨在容纳销27，销27具有大于该孔的深度的长度并且由此将突出。这将为刷式密封件构成将其锁定在座体中的旋转锁定系统。

[0028] 罩体1和楔块2各自包括有相应的从内径突出的唇缘11和12，唇缘11和12的作用是通过压夹股束21和22而对其进行保持。唇缘11和12之间的距离由界面15处的止挡以及刷毛在该活性区域中的密度限定。唇缘11和12在其相邻于硬毛的边缘处具有导圆部分13和14，以便在硬毛在使用中弯曲时避免剪切的风险。

[0029] 罩体1的外径25为与密封件的别的座体进行的密封必须得到确保的区域。于是该罩体可以以足够的精度被加工以便嵌入在该座体中。

[0030] 壳体可以在其外表面处装配有密封器件。图1示出了这里提供的实施例包括凸棱28，凸棱28为三角形截面的唇缘，其朝向自由端部渐缩并且在罩体1的外部平面表面上凸起。凸棱28是圆形的、同心状的并且在密封件被安装时抵靠密封件的支承件30的同样是平面的相对表面29。罩体1的外径25(外周表面)可以包括朝向外部径向地突出并且抵靠支承件30的孔状表面32的柔性唇缘31。

[0031] 因此，罩体1的这些凸起在支承件30上产生的变形通过避免密封件周围的泄露而确保了对密封件进行密封。设置在相同位置处并且容纳在罩体1的槽中的O形圈可以具有相同的作用。

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